스타링크부터 원웹까지, 위성 광대역 인터넷 시대의 출발

필자는 미국 그랜드캐년 지역을 여행하던 지난 겨울, 미국의 전설적인 Route 66에 해당하는 I-40 고속도로에서 갑자기 몰아친 눈보라로 산중에 고립되는 위기를 경험한 바 있다. 구글 맵에만 의존해야 했던 여정 중, 일부 구간에서 인터넷 연결이 되지 않는 상황은 우리 일행에게 공포의 순간이었던 것이다. 그 이후 내내 생각했던 것은 어디에서도 연결을 보장할 수 있는 위성망의 필요성이었다. 우리가 알고 있는 위성 통신의 역사는, 지상 36,000km 상공에 3개의 위성을 우주공간에 띄우면 지구상 어디에서나 신호를 주고받을 수 있지 않을까? 하는 단순한 상상에서 출발한 것이다. 이 상상은 현실이 되어 이후 무수히 많은 위성들이 발사되었고, 지상 어디에서나 통화가 가능하게 되었다. 위성 이동 통신의 역사를 보다 정확히 이해하려면 1990년대로 돌아가야 한다. 당시 아날로그에서 디지털로 통신 방식이 바뀌며 전송해야 하는 정보의 용량이 급격하게 늘어나게 되었다. 이를 언제, 어디서든 가능하게 만들기 위한 노력을 시작으로 이동 통신의 시대가 본격적으로 열렸다. 하지만 언제 어디서나 통신 서비스가 제공되기 위해서는 무수히 많은 이동통신 기지국을 설치해야 하는 투자비의 부담이 있었고, 이를 해결하기 위한 고민이 시작되었다. 또한, 기지국을 설치할 수 없는 해상이나 고립 지역의 경우, 결국 위성 통신에 의존할 수밖에 없는 상황이었다. 이때 출현한 것이 위성을 이용한 이동 통신 방식이었으며, ‘글로벌스타(GlobalStar)’ 와 ‘이리디움(Iridum)’ 이라는 두 개의 저궤도 위성망이 구축되었다. 이리디움은 양성자를 77개 가진 화학 원소인 ‘이리디움’에서 그 이름이 유래한 것으로, 77개의 위성을 발사하여 이런 이름이 붙었다. 왜 이렇게 많은 위성이 필요한 것일까? 그 이유는 간단하다. 우리가 사용하는 휴대 단말기에 엄청난 크기의 위성 안테나를 장착할 수 없기 때문이다. 지상에서부터 위성까지 신호가 도달할 수 있는 거리를 최대한 줄이기 위해 위성의 고도를 수백 km까지로 낮춘 저궤도 위성을 이용하게 된 것이다. 이뿐만 아니라 위성은 지구의 자전 속도보다 빠르게 비행하기 때문에 우리 머리 위에 있는 위성은 순식간에 사라져 버리게 된다. 위성이 사라진 순간은 통신이 어려울 테니 수많은 위성이 필요한 것이다. 이후 1990년대 중반 무렵 세계 최대의 부호가 된 마이크로소프트의 40대 젊은 CEO 빌 게이츠는 한국을 처음 방문하였고, 연세대에서 개최된 강의에서 “information at your fingertips” 라는 표현을 하며 정보화 시대에 누구나 손쉽게 정보에 접근할 수 있는 환경의 중요성을 강조 한 바가 있다. 이러한 환경 마련의 방안으로 빌 게이츠는 840개의 위성을 올려 세계 어디에서나 수Mbps급 인터넷 접속이 가능한 ‘텔레데이식(Teledesic)’ 이라는 저궤도 위성망 구축 계획을 발표한다. 인터넷 인프라가 급속히 확산되고 있던 시점에 이러한 계획은 엄청난 반향을 일으켰다. 애석하게도 이 원대한 꿈은 엄청난 투자비로 인해 결국 우리들의 기억 속에서 사라졌다. 이후 2000년대에 접어들면서 이동 통신망이 더욱 확대 발전하였고, 화려한 이름과는 달리 이리디움과 글로벌스타는 제한적인 용량과 속도의 한계로 인해 아주 미미한 존재로 전락하고 암흑기에 접어들게 된다. 20년에 달하는 암흑기 후, ‘일론 머스크(Elon Musk)’의 ‘스페이스 엑스(SpaceX)’ 가 탄생한다. 화성을 식민지로 만들겠다는 다소 황당한 꿈에서 출발한 스페이스 엑스는 재사용 가능한 로켓 발사 기술 개발에 성공하였다. 이 기술을 기반으로 보다 저렴한 비용으로 빠른 인터넷 접속 서비스를 제공하고자 ‘스타링크(Starlink)’ 프로젝트를 본격적으로 개시한다. 2019년 드디어 스타링크 서비스 상용화가 시작되며, 빌 게이츠가 상상했던 위성 광대역 인터넷의 꿈이 30년만에 현실화된 것이다. 스타링크는 지금까지 6,700여개의 위성을 발사했고, 앞으로 2세대 위성으로 7,500개 위성 발사를 승인 받은 상태이다. 또한, 추가로 30,000개 위성을 발사하기 위해 국제 기국에 신청을 해두고 있기도 하다. 이렇게 무수히 많은 위성의 군집으로 완성되는 스타링크는 천문학적인 망 구축 비용이 예상된다. 수많은 위성체를 생산하기 위한 양산 체계는 물론이고, 우주까지 위성을 보내기 위한 발사체 기술이 필요하다. 이전 발사체 기술의 경우 재활용이 불가능하여 발사에만 천문학적인 비용이 필요했다. 이 발사 비용이 재활용 로켓 기술로 1/10 이상이 줄어들게 된 것이다. 일론 머스크는 발사체 기술의 중요성을 누구보다 먼저 알았고, 가능하게 한 것이었기에 그의 통찰력과 추진력을 높이 살 수밖에 없다. 그리고, 화성을 식민화 하기 위해 만들었다는 스페이스 엑스의 허무맹랑 해보였던 꿈도 어쩌면 현실화가 되고 있는지도 모른다. 이후 2020년 처음 스타링크가 상용화 되었을 때 스타링크의 목표가 무엇인가라는 질문에 대해서 일론 머스크는 “스페이스 엑스가 파산하지 않는 것이 목표이다”라는 다소 황당한 답변을 남긴 바 있다. 그만큼 위성 통신망 구축 사업의 수익 창출에 대한 불확실성과 더불어, 엄청난 투자 비용에 대해 고민했던 것 같다. 그런 걱정이 무색하게도 이미 4백 만 가입자를 확보했고, 올해만 해도 9조원 이상의 매출을 달성할 것으로 전망 된다. 필리핀과 인도네시아 등 전 세계 각지에서 서비스 호응이 뜨겁다는 점을 보았을 때, 스페이스 엑스의 큰 그림은 점점 완성되고 있는 듯 하다. "그렇다면 일론 머스크는 왜 스타링크의 개발과 상용화에 심혈을 기울이고 있을까?" 이는 스타링크를 통해 구축하는 위성망이 가진 고유의 위력 때문일 것이다. 실제로 우크라이나와 러시아의 전쟁에서 스타링크는 포격으로 파괴된 지상의 인터넷망을 대체하고, 초장거리 드론 제어에 활용된 바 있다. 또한, 단 하나의 통신망으로 전세계의 모든 국가들을 대상으로 서비스를 제공하는 거대한 글로벌 통신사업자가 될 수 있다는 것이 주목할 만하다. 이를 계기로 독자적인 위성 통신망 구축의 중요성이 부각되기 시작했다. 실제로 미국에서는 통신뿐만 아니라 스파이 위성으로써 군사 목적을 수행하는 ‘스타쉴드(StarShield)’ 라는 위성이 다수 발사되고 있다. 또 다른 저궤도 위성통신망인 ‘원웹(OneWeb)’ 은 634기로 이루어진 위성군으로 상용화를 시작했고, 아마존사의 ‘쿠이퍼(Kuiper)’ 도 2029년까지 3,000여개 위성군을 완성할 예정이다. 스타링크의 절대적인 우위에도 불구하고, 다수의 민간 업체들이 조금씩 다른 목표를 가지고 독자적인 생태계 구축을 주도하며 뛰어들고 있는 것이다. 이렇게 스타링크로 촉발된 위성 광대역 통신 혁명은 기존 통신사업자들에게는 기회일까, 위협일까? 이제 스타링크는 하나의 통신망으로 전세계 모든 가입자들을 삼켜버리는 거인이 되어버리는 것은 아닌가? 우리는 여기서부터 기술의 본질과 한계를 먼저 살펴봐야 하겠다. 1990년 대에 출현한 이리디움이나 글로벌스타는 애초부터 음성전화 서비스를 염두에 둔 것이며, 지상망을 대체하기보다는 통화가 불가능했던 지역을 커버하는 것이 목적이었다. 적절한 수준의 투자로 이러한 목적에 부합하는 용량을 확보하고자 했기 때문에 수십 개의 위성으로도 충분했다. 그러나 저렴해진 위성 발사 비용으로 더 많은 수의 위성을 발사할 수 있고, 보다 더 넓은 대역폭의 진보적인 기술을 통해 더 많은 용량을 제공할 수 있게 되었다. 이렇게 광대역 및 고밀도화 된 위성망은 초고속 인터넷이 제공되지 않는 지역, 나아가 아직 이동통신 서비스가 제공되지 않는 지역까지 담당할 수 있는 가능성을 찾을 수 있게 된 것이다. 또한, 현재 우리가 사용하고 있는 스마트폰을 이동통신망에 직접 접속할 수 있도록 하는 위성도 발사되고 있다. 즉, 얼마나 많은 용량을 공급할 수 있고, 이를 통해 지상망의 수요를 흡수할 수 있느냐에 달려 있다. 결국 지상에 무수히 많은 기지국을 설치해서 용량을 늘려가는 과정처럼 우주 공간에 더 많은 위성을 올리고, 충분히 많은 수의 지상국을 통해 인터넷으로 유입되는 사용자 신호를 처리할 수 있는지가 관건이 될 것이다. 하지만 원하는 만큼 위성의 수를 끝없이 늘려 나갈 수 있을 것인가? 저궤도 위성망은 결국 경제적으로 얼마나 더 많은 용량을 실현해낼 수 있느냐에 달려있겠다. 이미 지상망 구축이 완벽한 지역이나 특정 국가의 경우에는 해당되지 않겠지만, 여러 가지 이유로 아직까지 인프라 구축을 하지 못하고 있는 경우, 스타링크가 빠르게 시장을 점유해 나갈 가능성이 높다. 스타링크의 확산에 따라 기본적인 ICT 인프라가 종속되면서 통신 및 데이터 주권 문제가 대두될 수 있다. 특히, 위성망이 재난 상황 또는 전쟁으로 인해 통신망이 파괴되었을 때, 최후의 접속 수단이 될 수밖에 없다는 관점에서 예민한 문제가 되겠다. 이에 대비하고자 중국은 독자망인 ‘스타넷(Starnet)’ 계획을 수립하고, 2030년까지 12,000여개의 위성을 발사할 예정이다. 중국뿐만 아니라 유럽 연합 역시 정부 기관과 민간 기업에 광대역 위성 인터넷 서비스 제공하기 위해 290개 위성으로 구성된 다중 궤도 위성 인터넷 구축 프로젝트인 ‘아이리스-투(IRIS-2)’ 를 최근에 승인했고, 유럽 연합과 민간의 투자가 시작될 것이다. 2030년에 상용화가 예상되는 6G에서는 저궤도 위성통신망의 역할이 새롭게 정의되고 있다. 지상망과 위성망은 필요에 따라 결합되는 것이 아니라, 서로 구분 없이 아예 하나의 시스템으로 융합되는 개념으로 설계되고 구현될 것이다. 또한 스타링크를 포함해서 현재 상용화되고 있는 대부분의 저궤도 위성망과 달리, 국제 표준 규격에 따라 구현될 것이기 때문에 지상과 비지상에 걸친 광활한 생태계가 태동될 수 있겠다. 한편, 우리나라는 군용 통신 위성과 국방용 관측위성 기술 개발에 주력했으며, 위성 소형화 기술과 위성용 안테나 개발 등에 특화된 중소 기업이 성장 중에 있다. 국내 위성 통신 산업은 시장 규모와 활용 범위에서 여전히 제한적인 바, 현재 부상하고 있는 해외의 기업과는 경쟁하기에는 상대적으로 자원과 경험이 부족한 것이 현실이다. 이러한 현실 속에 거대한 변혁을 앞두고 우리는 무엇을 준비하고 있나? 국내에서는 일단 2030년까지 국제 표준 규격을 준용하는 2기의 6G 위성을 발사하는 국책 과제를 추진하기로 했다. 우리의 독자적인 발사 기술을 검증하고, 더불어 6G 위성의 핵심 기술을 확보할 수 있는 기회이다. 이를 계기로 우리는 어쩌면 우리만의 독자망 구축을 꿈꿀 수 있을지도 모른다. 그들만의 위성통신 주권을 보장해줄 수 있는 중국의 스타넷이나 유럽의 아이리스2처럼 말이다. 우리가 독자망을 구축할 수 있다면, 무궁무진한 기회가 주어지는 것은 물론, 전세계 어디에서나 독자적으로 구축한 통신망을 이용할 수 있는 것은 대단한 경쟁력이 되어줄 것이다. 우리나라의 문화 등이 전세계 어디에나 흘러가는 역사적인 전환점이 될지도 모르겠다.